JP7472692B2 - 射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、プランジャとスクリュを前進させて溶融樹脂材料を射出する射出装置に関するものである。

プランジャバレルに挿入される筒状のプランジャ内にスクリュを回転可能に配置し、スクリュの回転により溶融材料をプランジャバレル内に供給・計量するとともに、プランジャバレルに対してプランジャとスクリュを前進させてプランジャバレル内の溶融材料を射出する射出装置が知られている。例えば、特許文献１は、射出プランジャ（１６）が固定されたハウジングブロック（３７）とスクリュ（３３）が保持されるスクリュ保持ブロック（３８）の間に、スクリュ（３３）の前後進機構である油圧シリンダ（５３）が設けられる。ハウジングブロック（３７）の後部面に突出形成されているガイド棒（５４）によってスクリュ保持ブロック（３８）が案内されることで、スクリュ（３３）はその軸方向に移動可能とされる。

特開２０１９－１０４１５４号公報

一般に射出装置において、スクリュの回転時、例えば樹脂の可塑化時にスクリュの外径面と射出プランジャの内径面との間の摺動面に局所的に凝着摩耗であるかじりが発生すると、安定した成形品の生産を阻害する。特許文献１を例にすると、スクリュを支持するスクリュ保持ブロックおよびプランジャを支持するハウジングブロックは、いずれも基台上を摺動する可動部材であるため、両部材を強固に固定することができない。また、可動部材である以上、摺動ガイド部材とのガタ（摺動クリアランス）を有するが、スクリュ保持ブロックとハウジングブロックはいずれも基台に対してそれぞれが互いに独立して摺動するため、ガタも互いに独立して存在する。このため、スクリュ保持ブロックとハウジングブロックの相対的位置は、基台に対するそれぞれのガタを持つため、ガタが２箇所存在する。この２箇所のガタが相乗するため大きなズレを発生させるおそれがある。これにより、ハウジングブロックに対するスクリュ保持ブロックの位置が大きくずれると、ハウジングブロックに支持されている射出プランジャの中心とスクリュ保持ブロックに支持されているスクリュの回転軸芯のズレも大きくなって、凝着摩耗が発生する場合がある。

以上より、本発明は、射出プランジャとスクリュを前進させてプランジャバレル内部の溶融樹脂材料を射出する射出装置において、スクリュの回転時にスクリュの外径面と射出プランジャの内径面との間の摺動面に凝着摩耗が発生するのを抑えることのできる射出装置を提供することを目的とする。

本発明の射出装置は、プランジャバレルと、プランジャバレルに挿入されるプランジャと、プランジャに回転可能に配置されるスクリュと、プランジャバレルが固定される前方支持部と、前方支持部より後方側において前後方向に往復移動可能に設けられ、プランジャが固定される中間支持部と、中間支持部の後方側において前後方向に往復移動可能に設けられ、スクリュが回転可能に支持される後方支持部と、を備える。

本発明の射出装置において、好ましくは、前方支持部および中間支持部を支持する基台を備える。この場合、架台は、基台の上に前後方向に往復移動可能に載せられる。

本発明における架台は、好ましくは、中間支持部と一体的に構成される。
また、本発明における架台は、好ましくは、架台の後端側の下面が基台から離れる、片持ち状をなす。

本発明の射出装置は、好ましくは、中間支持部の往復移動を担う第１移動機構を備える。
第１移動機構は、第１駆動源と、第１駆動源により往復移動する第１移動部材とを要素として含む。
第１駆動源は、前方支持部に支持される。
第１移動部材は、中間支持部に、前後方向に推力が作用するように接続される。

第１駆動源は、好ましくは、前方支持部に支持される電動モータであり、第１移動部材は、好ましくは、電動モータで動作するボールねじである。

本発明の射出装置は、好ましくは、中間支持部と後方支持部の相対的な間隔の調整を担う第２移動機構を備える。
第２移動機構は、第２駆動源と、第２駆動源により往復移動する第２移動部材とを要素として含む。
第２駆動源は、中間支持部および後方支持部の一方に支持される。
第２移動部材は、中間支持部および後方支持部の他方に、前後方向に推力が作用するように接続される。

第２移動機構は、好ましくは、第２駆動源は油圧シリンダからなり、第２移動部材はピストンロッドからなる。

本発明の射出装置によれば、後方支持部を支持する架台の変形を抑えることができるので、スクリュの外径面と射出プランジャの内径面との間の摺動面に凝着摩耗が発生するのを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る射出装置を側面方向から示す部分断面図である。 本発明の実施形態に係る射出装置を平面方向から示す部分断面図である。 本実施形態に係る射出装置の動作を示す図であって、（ａ）は可塑化・計量の準備の工程、（ｂ）は可塑化・計量の工程を示す。 図３に引き続いて、本実施形態に係る射出装置の動作を示す図であって、（ａ）は射出の準備工程、（ｂ）は射出工程を示す。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る射出装置１について説明する。
射出装置１は、図示を省略する型締装置と組み合わされることにより、射出成形機を構成する。射出装置１は、中間支持部６０とともに往復移動する架台６８に、後方支持部８０が前後方向に移動可能に支持されることにより、スクリュ１０１の外径面１０１Ｓとプランジャ１０３の内径面１０３Ｓの摺動面に凝着摩耗が生ずるのを抑えることができる。

［射出装置１の全体構成］
射出装置１は、図１および図２に示すように、支持部１０と、支持部１０に支持され、スクリュ１０１の前後方向への移動およびスクリュ１０１の回転を担う駆動部３０と、スクリュ１０１を含み、樹脂の射出に関わる射出部１００と、を備える。射出装置１は、第１移動機構５０によるスクリュ１０１およびプランジャ１０３の前進動作を制御することにより、図示を省略する型締装置の金型に向けて溶融した樹脂を供給する。
射出装置１において、図１などにＦが記載されている側を前方、Ｂが記載されている側を後方と定義する。この前方Ｆおよび後方Ｂの定義は相対的な意味を含むものとする。
また、射出装置１について、幅方向Ｗ、長手方向Ｌおよび鉛直方向Ｈが図１などに示すように定義される。

［支持部１０：図１および図２］
支持部１０は、図１および図２に示すように、前方Ｆから後方Ｂに向けて延びるベッド１１と、ベッド１１の上に載置される基台１３と、基台１３の上であって基台１３の後方Ｂの側に設けられる一対のガイドレール１５，１５と、を備える。
一対のガイドレール１５，１５は、図２に示すように、幅方向Ｗに間隔をあけて基台１３の上に固定されている。ガイドレール１５，１５には、後述する駆動部３０の中間プレート６１が、前方Ｆから後方Ｂに向けて、および、後方Ｂから前方Ｆに向けて摺動可能に載せられている。なお、本実施形態において、中間支持部６０の前後方向への往復移動を実現することができるのであれば、その手段はガイドレール１５，１５に限らない。一例として、ガイドレール１５，１５が設けられる位置にガイド溝またはガイド壁などを設け、中間支持部６０にこのガイドに沿って走行するローラや摺動板を設けることができる。
基台１３は、射出装置１の重量を受けても、射出成形の動作に影響を与える変形が生じない程度の剛性を備えている。基台１３がこの剛性を備えていることにより、架台６８を変形が生じないか、変形が生じるとしても微小に抑えつつ架台６８を支持できる。

［駆動部３０：図１および図２］
次に、駆動部３０について説明する。
駆動部３０は、図１および図２に示すように、支持部１０の前方Ｆに設けられる前方支持部４０と、前方支持部４０よりも後方Ｂに設けられる中間支持部６０と、中間支持部６０よりも後方Ｂに設けられる後方支持部８０、を備える。前方支持部４０、中間支持部６０および後方支持部８０は、例えば鉄基金属の鋳造品から構成される。

［前方支持部４０：図１および図２］
前方支持部４０は、図１および図２に示すように、支持部１０の基台１３の上に支持され、その位置が固定される。前方支持部４０は、プランジャバレル１０５を支持する。また、前方支持部４０は、中間支持部６０の前後方向への往復移動を担う第１移動機構５０を支持する。本実施形態ではプランジャバレル１０５を前方支持部４０の前端面で支持しているが、プランジャバレル１０５の後端部を前方支持部４０に嵌合することで支持してもよい。

前方支持部４０は、幅方向Ｗの中央において前後方向に貫通するプランジャ通路４３と、幅方向Ｗの両端近傍のそれぞれにおいて前後方向に連なる第１支持孔４５，４５と、が形成される前方プレート４１を備える。プランジャ通路４３には、スクリュ１０１およびプランジャ１０３が前後方向に貫通して配置される。また、第１支持孔４５，４５は、それぞれにボールねじ５１，５１が前後方向に貫通し、かつ、回転可能にて配置される。前方プレート４１は、剛体と見なし得る。後述する中間プレート６１、後方プレート８１も同様である。

［第１移動機構５０：図２］
第１移動機構５０は、中間支持部６０を前後方向に往復移動させる。中間支持部６０のこの移動は、プランジャ１０３および後方支持部８０の前後方向の往復移動を伴う。
第１移動機構５０は、図２に示すように、一対のボールねじ５１，５１と、それぞれのボールねじ５１，５１に回転駆動力を与える電動モータ５５，５５と、を備える。ボールねじ５１は本発明の第１移動部材の一例であり、電動モータ５５は本発明の第１駆動源の一例である。なお、ボールねじ５１および電動モータ５５は、それぞれ公知の直線駆動アクチュエータ構成を採用することができる。また、第１移動機構５０は、ボールねじ５１，５１のそれぞれの入力軸５２，５２に固定される入力プーリ５３，５３と、電動モータ５５，５５のそれぞれの出力軸５６，５６に固定される出力プーリ５７，５７と、を備える。入力プーリ５３，５３と出力プーリ５７，５７の間には、伝達ベルト５８，５８が巻き回されている。したがって、電動モータ５５，５５が回転駆動するとボールねじ５１，５１のボールねじ軸５１Ａ，５１Ａが回転する。

それぞれのボールねじ５１は、ボールねじ軸５１Ａと、ボールねじ軸５１Ａに嵌装されるボールねじナット５１Ｂと、を備える。ボールねじ軸５１Ａは、前方プレート４１の第１支持孔４５に図示を省略するベアリングによって回転可能に支持され、ボールねじナット５１Ｂは中間支持部６０の第２支持孔６５に嵌合される。つまり、ボールねじナット５１Ｂは第２支持孔６５を介して中間支持部６０に回転不能に固定される。ボールねじナット５１Ｂは、ボールねじ軸５１Ａの回転によって前後方向に往復移動する。この往復移動はボールねじ軸５１Ａに対して相対的な移動であるため、ボールねじ軸５１Ａの回転により、ボールねじナット５１Ｂを嵌合する中間支持部６０は、ボールねじナット５１Ｂに生じる前後方向の推力を受けて往復移動する。

第１移動機構５０が以上のように構成されているので、電動モータ５５，５５が正回転動作または逆回転動作をすると、中間支持部６０が前後方向に往復移動する。この移動は、後方支持部８０の移動を伴う。

本実施形態における第１移動機構５０は、幅方向Ｗの両側に一つずつ設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば第１移動機構５０を設ける場所を変更することにより、第１移動機構５０を一つだけにすることもできるし、三つ以上にすることもできる。なお、電動モータ５５の出力軸５６とボールねじ５１の入力軸５２を、出力プーリ５７、伝達ベルト５８、入力プーリ５３による公知の減速機構を介して連結する以外の手段を採用できる。例えば、電動モータ５５にダイレクトドライブ型の高トルク低回転仕様の電動モータを適用するとともに、電動モータ５５の出力軸５６とボールねじ５１の入力軸５２を直接、例えばキーやスプラインあるいはフランジなどにより連結して駆動することもできる。
後述する第２移動機構９０についても同様である。

［中間支持部６０：図１および図２］
次に、中間支持部６０について説明する。
中間支持部６０は、図１および図２に示すように、支持部１０のガイドレール１５，１５に支持され、前後方向に往復移動、つまり前進または後退が可能とされる。中間支持部６０は、プランジャ１０３を回転不能に固定するとともに、一対のボールねじナット５１Ｂ，５１Ｂを回転不能に支持する。

中間支持部６０は、図２に示すように、幅方向Ｗの中央において前後方向に連なるプランジャ把持孔６３と、幅方向Ｗの両端近傍のそれぞれにおいて前後方向に連なる第２支持孔６５，６５と、が形成される中間プレート６１を備える。プランジャ把持孔６３の内側には、スクリュ１０１およびプランジャ１０３が前後方向に貫通して配置される。また、第２支持孔６５，６５のそれぞれにはボールねじナット５１Ｂ，５１Ｂが回転不能に支持、つまり嵌合により固定される。ボールねじナット５１Ｂ，５１Ｂにはボールねじ軸５１Ａ，５１Ａが回転可能に支持されている。

中間支持部６０は、以上のように構成されるので、電動モータ５５，５５が正回転動作または逆回転動作をすると、プランジャ１０３を伴って、前後方向に往復移動する。

中間プレート６１の後端には、第２移動機構９０のピストンロッド９５の前端が固定される。ここで、第２移動機構９０は、ピストンロッド９５が前後方向への推力を作用させることにより、中間支持部６０と後方支持部８０の間隔を広くしたり狭くしたりすることができる。
第２移動機構９０は、図示を省略する油圧源からシリンダ９１に作動油を供給することで、ピストンロッド９５を前後方向に往復移動させる。
第２移動機構９０は、シリンダ９１が後方支持部８０に固定されている。したがって、第２移動機構９０のピストンロッド９５を前後方向に往復移動させることにより、中間支持部６０と後方支持部８０の間隔を広くしたり狭くしたりすることができる。

中間プレート６１には、図１に示すように、鉛直方向Ｈに沿って射出成形の原料である固体状の樹脂を投入する投入口６７が形成される。投入口６７は、中間プレート６１の上面からプランジャ把持孔６３まで貫通しており、後述するプランジャ１０３の投入口１０４と連なる。したがって、投入される樹脂原料は、投入口６７および投入口１０４を通って、プランジャ１０３の内部であってスクリュ１０１の周囲に供給される。

中間支持部６０は、図１および図２に示すように、中間プレート６１の下方に連なり、かつ、後方Ｂに向けて延びる架台６８を備える。架台６８は、後述する後方支持部８０を摺動可能に支持する。架台６８は、中間プレート６１と鋳造により一体的に形成することもできるし、中間プレート６１と別体で作製し、その後に中間プレート６１に締結や溶接などによって連結して一体化することもできる。したがって、電動モータ５５およびボールねじ５１の駆動により、中間支持部６０が前後方向に往復移動すると、架台６８も中間支持部６０とともに前後方向に往復移動する。つまり、架台６８の前進または後進は、後方支持部８０の前進または後進を招く。

中間プレート６１と架台６８を別体で作製する場合、図１に示すように架台６８を中間プレート６１の下端面において連結してもよいし、架台６８を中間プレート６１の後端の側面において連結してもよい。また、架台６８は、その鉛直方向Ｈまたは幅方向Ｗの厚さを前後方向において均一にしてもよいし、変化させてもよい。

架台６８の上には、幅方向Ｗに間隔をあけて、一対のガイドレール６９，６９が設けられており、後方支持部８０は、このガイドレール６９，６９の上を前後方向に摺動可能とされる。後方支持部８０の前後方向への往復移動の手段が他の手段を採用できることは前述の通りである。

架台６８は、中間支持部６０の下方に設けられる。したがって、架台６８を設置するのに必要なスペースは設置面積に制約を受けない鉛直方向Ｈに大きくとることができる。このため、架台６８は、鉛直方向Ｈに十分な寸法（厚さ）を設けることができるので、鉛直方向Ｈの曲がり剛性を大きくできる。
また、架台６８は、ガイドレール１５，１５を介して剛性の高い基台１３に支持される。
以上より、後方支持部８０の全重量が負荷されても、架台６８の鉛直方向Ｈの曲がりなどの変形が生じないか生じたとしても微小に抑えられる。
また架台６８は、鉛直方向Ｈに十分な寸法（厚さ）を設けることができるので、図１に示すように、後端側の下面の一部が支持部１０の上面から離れて浮き上がった片持ち状態としても、架台６８の鉛直方向Ｈの曲がりなどの変形が生じないか生じたとしても微小に抑えられる。

［後方支持部８０：図１および図２］
次に、後方支持部８０について説明する。
後方支持部８０は、図１および図２に示すように、中間支持部６０の架台６８に前後方向に往復移動が可能に載置される。後方支持部８０は、スクリュ１０１のスクリュ軸１０１Ｂを回転可能に支持するのに加えて、スクリュ１０１の回転機構８５と、後方支持部８０の前後方向の移動を担う第２移動機構９０と、を支持する。

後方支持部８０は、幅方向Ｗの中央において前後方向に連なる出力軸８３が内蔵される後方プレート８１を備える。この出力軸８３は、後方プレート８１に前後方向に貫通して配置されるとともに図示を省略するベアリングを介して後方プレート８１に回転可能に支持されている。また、出力軸８３には、カップリング１０６によってスクリュ１０１のスクリュ軸１０１Ｂが連結固定される。

［回転機構８５：図１および図２］
回転機構８５は、出力軸８３を介してスクリュ１０１を回転させる。
回転機構８５は、図１および図２に示すように、後方プレート８１に支持される電動モータ８６と、電動モータ８６の出力軸８７に固定される出力プーリ８８と、を備える。また、回転機構８５は、スクリュ軸１０１Ｂに連なる出力軸８３に固定される入力プーリ１１０と、出力プーリ８８と入力プーリ１１０の間に掛け回される伝達ベルト８９と、を備える。
電動モータ８６の回転動作が伝達ベルト８９を介して出力軸８３に伝えられ、スクリュ１０１が回転動作をする。

［第２移動機構９０：図１および図２］
第２移動機構９０は、後方支持部８０を前後方向に往復移動させる。この後方支持部８０の往復移動は、架台６８のガイドレール６９に沿って行われ、かつ、中間支持部６０に対する相対的な移動である。
第２移動機構９０は、本実施形態においては、第２駆動源としての油圧シリンダから構成され、後方プレート８１の幅方向Ｗの両端に設けられる一対のシリンダ９１，９１と、シリンダ９１，９１のそれぞれの内部に配置されるピストン９３，９３と、ピストン９３，９３のそれぞれに接続されるピストンロッド９５，９５と、を備える。それぞれのシリンダ９１は、ピストン９３より前方Ｆの第１油室９４Ｆと、ピストン９３より後方Ｂの第２油室９４Ｂと、を備える。第２移動部材としてのピストンロッド９５，９５は、それぞれの前端が中間プレート６１に接続し固定されている。

第２移動機構９０は、以上の構成を備えているので、第１油室９４Ｆに作動油が供給されると、後方プレート８１はピストンロッド９５からの推力が作用されて前方Ｆに向けて移動（前進）し、中間支持部６０と後方プレート８１の間隔が狭くなる。また、第２油室９４Ｂに作動油が供給されると、後方プレート８１はピストンロッド９５からの推力が作用されて後方Ｂに向けて移動（後退）し、中間支持部６０と後方プレート８１の間隔が広くなる。
後方プレート８１は、中間支持部６０の前後方向の往復移動に伴って前後方向に往復移動をする第１移動に加えて、中間支持部６０に対して前後方向に相対的に往復移動する第２移動を行うことができる。なお、第２移動機構９０によって後方プレート８１が前方に移動すると、出力軸８３に連結されたスクリュ１０１も前方に移動する。このとき、スクリュ１０１は前方に貯留した溶融樹脂から反力を受けるが、後方プレート８１はこの反力をスクリュ１０１と出力軸８３を介して受ける。第２移動機構９０とスクリュ１０１は同一線上に配置されていないため、溶融樹脂からの反力は後方プレート８１に回転モーメントを発生させることになる。この回転モーメントにより後方プレート８１が傾くと、出力軸８３に把持されたスクリュ１０１もプランジャ１０３に対して偏心あるいは傾きが発生するので、スクリュ１０１とプランジャ１０３の摺動面に囓りが発生する場合がある。よって、第２移動機構９０の駆動時に後方プレート８１に傾きが発生しないように、第２移動機構９０は、スクリュ１０１の中心軸に対して軸対称に対となるように備えることが好ましい。

本実施形態における第２移動機構９０は、幅方向Ｗの両側に一つずつ設けられているが、本発明はこれに限定されない。第２移動機構９０を設ける場所を変更することにより、第２移動機構９０を一つだけにすることもできるし、三つ以上にすることもできる。

［駆動部３０のまとめ］
駆動部３０の、前方支持部４０、中間支持部６０および後方支持部８０について説明したが、それぞれについて要旨を以下に示す。
Ａ：前方支持部４０
（ａ）基台１３上における固定された位置において、プランジャバレル１０５を支持するとともに、スクリュ１０１およびプランジャ１０３が前後方向に移動可能に貫通する。
（ｂ）中間支持部６０の前後方向の移動を担う第１移動機構５０を支持する。
Ｂ：中間支持部６０
（ａ）プランジャ１０３を支持しつつ、電動モータ５５により前後方向に往復移動する。
（ｂ）後方支持部８０を支持する架台６８が一体的に設けられている。
Ｃ：後方支持部８０
（ａ）スクリュ１０１と連結した出力軸８３を回転可能に支持しつつ、中間支持部６０とともに前後方向に往復移動する。また、中間支持部６０に対して前後方向に往復移動する。
（ｂ）スクリュ１０１と連結した出力軸８３を回転させる回転機構８５を支持する。
（ｃ）中間支持部６０に対する相対的な前後方向の往復移動を担う、第２移動機構９０を支持する。

［射出部１００：図１および図２］
射出部１００は、図１および図２に示すように、スクリュ１０１と、スクリュ１０１の長手方向Ｌのほぼ全域を取り囲む筒状のプランジャ１０３と、を備える。また、射出部１００は、前方支持部４０よりも前方Ｆにおいてプランジャ１０３およびスクリュ１０１が挿入される筒状のプランジャバレル１０５と、プランジャバレル１０５の前端に設けられる射出ノズル１０７と、を備える。

スクリュ１０１は、外周にらせん状に溝が形成される本体１０１Ａと、本体１０１Ａの後端に連なるスクリュ軸１０１Ｂと、を備える。スクリュ１０１は、出力軸８３に連結されている。出力軸８３は後方支持部８０を前後方向に貫通し、かつ、後方支持部８０に回転可能に支持される。後方支持部８０を突き抜けて後方Ｂに露出する出力軸８３の後端部には、後方支持部８０の入力プーリ１１０が固定される。ただし、出力軸８３は、前後方向については、後方支持部８０に固定される。したがって、スクリュ１０１は、後方支持部８０の前後方向の往復移動に伴って、前後方向に往復移動できる。
スクリュ１０１において、らせん状の溝を構成するフライト山部の頂面が、スクリュ１０１の外径面１０１Ｓを構成する。

プランジャ１０３は、プランジャ把持孔６３に嵌合されることで中間支持部６０に固定される。したがって、プランジャ１０３は、中間支持部６０の前後方向の往復移動に伴って、前後方向に往復移動できる。
プランジャ１０３には、射出成形の原料である固体樹脂からなる原料を投入する投入口１０４が形成されている。投入口１０４は、プランジャ１０３の内外を貫通している。投入口１０４は、中間支持部６０に形成される投入口６７と連通する。
また、プランジャ１０３は、その前端には、プランジャ１０３の内部でスクリュ１０１によって溶融された樹脂が外部に吐出される吐出口１０３Ａを備えている。
プランジャ１０３の内部に収容されるスクリュ１０１は、プランジャ１０３の内部において、前後方向に往復移動できるとともに回転できる。
プランジャ１０３の周囲にはバンドヒータやカートリッジヒータなど電熱線ヒータ１０８が備えられており、図示を省略する電源から電熱線ヒータ１０８に電力を投入することにより、プランジャ１０３の内部の樹脂材料を加熱する。

プランジャバレル１０５は、前方支持部４０に固定される。前方支持部４０の位置が基台１３に固定されるので、プランジャバレル１０５もその位置が基台１３に固定される。もっとも、プランジャバレル１０５の内部において、プランジャ１０３が前後方向に往復移動できるとともに、スクリュ１０１がプランジャ１０３の内部で回転可能で前後方向に往復移動できる。

射出ノズル１０７は、プランジャバレル１０５の前端に固定される。プランジャバレル１０５の位置が固定されるので、射出ノズル１０７もその位置が固定される。
射出ノズル１０７は、その前端に設けられる射出孔１０７Ａと、射出孔１０７Ａに連なる樹脂通路１０７Ｂと、を備える。スクリュ１０１で可塑化されかつ計量された溶融樹脂は、樹脂通路１０７Ｂおよび射出孔１０７Ａを通って、図示を省略される金型のキャビティに射出される。

プランジャバレル１０５の周囲には電熱線ヒータ１０９が備えられており、図示を省略する電源から電熱線ヒータ１０９に電力を投入することにより、プランジャバレル１０５およびプランジャ１０３の内部の樹脂材料を加熱する。

［射出装置１の動作：図３および図４］
次に、図３および図４を参照して、射出装置１の動作を説明する。ここで説明する射出装置１の動作は、以下を含んでいる。
図３（ａ）：可塑化・計量の準備（樹脂流路開動作）
図３（ｂ）：可塑化・計量（溶融樹脂吐出）
図４（ａ）：射出の準備（樹脂流路閉動作）
図４（ｂ）：射出（キャビティへの樹脂充填）

［可塑化・計量の準備（樹脂流路開動作）：図３（ａ）］
図３（ａ）に示すように、プランジャ１０３の吐出口１０３Ａからスクリュ１０１を微小量のストロークだけ後退させて、吐出口１０３Ａを開口させる。そうすると、スクリュ１０１の先端とプランジャ１０３の間にプランジャ１０３の内部とプランジャバレル１０５を連通させる樹脂流路が形成され、プランジャバレル１０５の内部への溶融樹脂の供給が可能になる。この後、プランジャ１０３の内部で可塑化された溶融樹脂をプランジャバレル１０５の内部に流入させることにより、プランジャ１０３が後退して金型のキャビティに充填する溶融樹脂の計量を行うことができる。樹脂流路を形成するには、第２移動機構９０を動作させて、後方支持部８０を中間支持部６０に対して後退させる。つまり、後方支持部８０が後退することにより、後方支持部８０の後方プレート８１に連結されているスクリュ１０１が後退する。
この時点で、中間支持部６０および後方支持部８０は、最も前進した位置、つまり前進限または前進限近傍の所定位置に置かれている。

［可塑化・計量（溶融樹脂吐出）：図３（ｂ）］
次に、スクリュ１０１を回転することにより、樹脂原料を可塑化させる。この前提として、投入口６７，１０４から所定量の樹脂原料が投入されている。スクリュ１０１の回転は、電動モータ８６を駆動させることにより実現される。このときのスクリュ１０１および電動モータ８６の回転の向きを正転とする。

スクリュ１０１が回転するのと同期してまたは単独で、第１移動機構５０の電動モータ５５を回転させる。この回転を正転とする。電動モータ５５が正転すると、中間支持部６０および後方支持部８０が一緒に後退する。中間支持部６０の架台６８に後方支持部８０が載置されているからである。中間支持部６０と後方支持部８０の後退に伴って、スクリュ１０１およびプランジャ１０３が後退する。この一連の動作により、可塑化され溶融状態となった樹脂が、プランジャバレル１０５の内部に吐出されながらプランジャバレル１０５の内部に貯留されていく。スクリュ１０１およびプランジャ１０３の後退位置を特定することにより、吐出される溶融樹脂の量を特定（計量）できる。所定量が計量できたならば、スクリュ１０１の回転は停止され、かつ、第１移動機構５０の動作は停止される。

図３（ｂ）は、プランジャ１０３が上記の一連の過程において、溶融樹脂の計量が完了した位置、つまりプランジャ１０３の計量完位置に置かれている。本発明の特徴説明の簡単のため、この計量完位置において、架台６８の後方Ｂの片持ち状の部分は基台１３から後方Ｂに突き出した状態で示してある。なお、突き出した状態は、後退限の位置にたどり着く途中から生じる。

［射出準備（樹脂流路閉動作）：図４（ａ）］
次に、射出動作に備えて、スクリュ１０１を微小量だけ前進させプランジャ１０３の吐出口１０３Ａに当接させて、図４（ａ）に示すように、これまで形成されていた樹脂流路を閉じる。この動作は、先に説明した可塑化・計量の準備と逆の動作であり、第２移動機構９０を動作させることにより、後方支持部８０を中間支持部６０に向けて微小量だけ前進させる。

［射出（キャビティへの樹脂充填）：図４（ｂ）］
樹脂流路が閉じたなら、スクリュ１０１とプランジャ１０３を前進させることで、金型のキャビティへの溶融樹脂の充填のための射出を行う。
このとき、電動モータ５５を逆転させることにより、中間支持部６０および後方支持部８０を前進させる。そうすると、スクリュ１０１がプランジャ１０３とともに前進するので、プランジャバレル１０５の内部においてスクリュ１０１よりも前方Ｆに蓄えられていた溶融樹脂がノズルから図示を省略する金型のキャビティに向けて射出される。このとき、射出圧力に押されてスクリュ１０１がプランジャ１０３の前端部分に対して後退しようとする。しかし、吐出口１０３Ａが開口して、プランジャバレル１０５の内部の溶融樹脂がプランジャ１０３の内部に逆流するのを防止するため、スクリュ１０１には第２移動機構９０により前進方向に押し圧が加えられている。
プランジャ１０３が所定位置まで前進すると、一つのサイクルのキャビティへの溶融樹脂の充填は終了する。その後、次のサイクルの準備が行われる。

［効 果］
次に、射出装置１が奏する効果を説明する。
［凝着摩耗抑制の効果］
射出装置１は、スクリュ１０１を保持する後方支持部８０を支持する架台６８を設ける。架台６８の上にガイドレール６９などの案内手段によって、後方支持部８０が架台６８の上で前後方向に往復移動が可能とされる。
架台６８は、中間支持部６０の下方に設けられるため、自重による曲げに耐えられる程の高剛性を得るのに必要な鉛直方向Ｈのスペースを大きくとることができる。このため架台６８は鉛直方向Ｈに十分に厚い構造とすることができる。これにより架台６８に、後方支持部８０の全重量が負荷されたとしても、架台６８の鉛直方向Ｈの曲がり変形が小さく抑えられる。
また、架台６８は、ガイドレール１５，１５を介して剛性の高い基台１３に支持されるので、仮に架台６８の肉厚が薄くても、基台１３の支持を受けることで鉛直方向Ｈの曲がり変形は小さい。これによっても、架台６８に、後方支持部８０の全重量が負荷されたとしても、架台６８の鉛直方向Ｈの曲がり変形が小さく抑えられる。
また、後方支持部８０が中間支持部６０と一体に固定された架台６８上においてガイドレール６９に摺動可能に支持されている。したがって、後方支持部８０と中間支持部６０との相対位置を変動させるガタは、ガイドレール６９における１箇所のガタのみとすることができるため、後方支持部８０と中間支持部６０との相対位置の変動を最小限に管理することが容易となる。
以上より、中間支持部６０に支持されているプランジャ１０３の中心と後方支持部８０に支持されているスクリュ１０１の回転軸芯のズレの発生を防止できるか、ズレが生じたとしても小さくできる。これにより、射出装置１によれば、スクリュ１０１の外径面１０１Ｓとプランジャ１０３の内径面１０３Ｓに偏当たりによる、スクリュ回転時、つまり可塑化時のスクリュ１０１の外径面１０１Ｓとプランジャ１０３の内径面１０３Ｓの摺動面に凝着摩耗、つまりかじりが生じるのを防止することができる。

［長手方向Ｌの省スペース］
基台１３の後端部は、中間支持部６０が移動する前後方向の領域を案内するガイドレール１５，１５を備えるだけの長さを備えていればよい。ところが、架台６８が、片持ち状とされることを前提とすれば、片持ち状となって基台１３の後方Ｂに突き出した部分には、ガイドレール１５，１５を設ける必要がない。したがって、その分だけ基台１３の長さを短くできるので、射出装置１が占める長手方向Ｌのスペースを小さく抑えることができる。つまり、射出装置１の設置スペースである基台１３の長手方向Ｌのスペースは、架台６８が最も後退した位置において、架台６８の後端を包含する長さを備える必要がない。

これ対し一般には、後方支持部８０が、基台１３に備えられたガイドレール１５に案内される場合には、ガイドレール１５は後方支持部８０が移動する前後方向の距離以上の長さを有しなければならない。したがって、スクリュ取り外し時などのメンテナンスの際に、中間支持部６０と後方プレート８１との間の作業空間を増大させて作業性を向上させるために後方支持部８０を大きく移動させることも想定すると、ガイドレール１５もまた長尺とする必要がある。この場合、ガイドレール１５を備える基台１３も長くする必要があるが、架台６８を片持ち状にすることにより、上記の通り基台１３の長手方向Ｌのスペースは、架台６８が最も後退した位置での架台６８の後端を包含する長さを備える必要がない。これにより、基台１３の長さを抑えることができる。
また、このとき架台６８の後端側下面を基台１３に対し浮き上がらせる段付きあるいはテーパによる凹み形状とすることが好ましい。これによると、架台６８が基台１３の後方Ｂに突き出した際に、架台６８の下面に異物などが付着したとしても、架台６８の前進時にガイドレール１５の摺動部に付着異物が入り込んで摺動不良が発生するのを防止できる。

また、射出装置１は、前方支持部４０の前方プレート４１が、中間支持部６０の前後方向の往復移動を担う第１移動機構５０の電動モータ５５などを支持する。したがって、射出装置１によれば、電動モータ５５やボールねじ５１などを支持する別の部材を設ける必要がない。
例えば、後方支持部８０よりも後方Ｂに電動モータ５５などを支持するプレートを個別に設けることができる。しかし、この場合、部材数が増えるのに加えて、電動モータ５５などを支持するプレートを固定するための台を備える必要があるため、長手方向Ｌに占めるスペースが大きくなる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

上記実施形態においては、後方支持部８０の後方プレート８１に第２移動機構９０を支持する例を示したが、本発明はこれに限定されない。つまり、第２移動機構９０は、中間支持部６０と後方支持部８０の相対的な間隔を変更するものであるから、中間支持部６０でシリンダ９１を支持し、ピストンロッド９５の後端を後方支持部８０に固定してもよい。

上記実施形態においては、第１移動機構５０が前方支持部４０に支持される例を示したが、第１移動機構５０が中間支持部６０に支持される構造とすることもできるし、第１移動機構５０を支持する支持部を前方支持部４０、中間支持部６０および後方支持部８０とは別個に設ける構造とすることもできる。

また、第１移動機構５０は第１駆動源として電動モータ５５を用いるとともにボールねじ５１を第１移動部材として用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、リニアモータや油圧シリンダなどの直線往復移動することができる他の手段を用いることができる。同様に、第２移動機構９０は第２駆動源として油圧シリンダを用いるとともに第２移動部材としてピストンロッド９５を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、電動駆動のボールねじやリニアモータなどの往復移動することができる他の手段を用いることができる。

また、スクリュ１０１を回転駆動する回転機構８５は電動モータ８６と、電動モータ８６の出力軸８７に固定される出力プーリ８８と、出力軸８３に固定される入力プーリ１１０と、出力プーリ８８と入力プーリ１１０の間に掛け回される伝達ベルト８９による構成として示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ウォーム減速機や遊星減速機などの公知の減速機構を介してもよいし、駆動モータを一つの電動モータではなく、複数の電動モータを組み合わせで構成することもできる。

１ 射出装置
１０ 支持部
１１ ベッド
１３ 基台
１５ ガイドレール
３０ 駆動部
４０ 前方支持部
４１ 前方プレート
４３ プランジャ通路
４５ 第１支持孔
５０ 第１移動機構
５１ ボールねじ
５１Ａ ボールねじ軸
５１Ｂ ボールねじナット
５２ 入力軸
５３ 入力プーリ
５５ 電動モータ
５６ 出力軸
５７ 出力プーリ
５８ 伝達ベルト
６０ 中間支持部
６１ 中間プレート
６３ プランジャ把持孔
６５ 第２支持孔
６７ 投入口
６８ 架台
６９ ガイドレール
８０ 後方支持部
８１ 後方プレート
８３ 出力軸
８５ 回転機構
８６ 電動モータ
８７ 出力軸
８８ 出力プーリ
８９ 伝達ベルト
９０ 第２移動機構
９１ シリンダ
９３ ピストン
９４Ｆ 第１油室
９４Ｂ 第２油室
９５ ピストンロッド
１００ 射出部
１０１ スクリュ
１０１Ａ 本体
１０１Ｂ スクリュ軸
１０１Ｓ 外径面
１０３ プランジャ
１０３Ａ 吐出口
１０３Ｓ 内径面
１０４ 投入口
１０５ プランジャバレル
１０５Ｂ 樹脂通路
１０６ カップリング
１０７ 射出ノズル
１０７Ａ 射出孔
１０７Ｂ 樹脂通路
１０８，１０９ 電熱線ヒータ
１１０ 入力プーリ

Claims (8)

1. プランジャバレルと、
   前記プランジャバレルに挿入されるプランジャと、
   前記プランジャに回転可能に配置されるスクリュと、
   前記プランジャバレルが固定される前方支持部と、
   前記前方支持部より後方側において前後方向に往復移動可能に設けられ、前記プランジャが固定される中間支持部と、
   前記中間支持部の後方側において前後方向に往復移動可能に設けられ、前記スクリュが回転可能に支持される後方支持部と、を備え、
   前記後方支持部は、
   前記中間支持部とともに往復移動する架台に、前後方向に往復移動可能に支持される、
   ことを特徴とする射出装置。
   
2. 前記前方支持部および前記中間支持部を支持する基台を備え、
   前記架台は、
   前記基台の上に前後方向に往復移動可能に載せられる、
   請求項１に記載の射出装置。
   
3. 前記架台は、
   前記中間支持部と一体的に構成される、
   請求項１または請求項２に記載の射出装置。
   
4. 前記架台は、前記架台の後端側の下面が前記基台から離れる片持ち状をなす、
   請求項２に記載の射出装置。
   
5. 前記中間支持部の往復移動を担う第１移動機構を備え、
   前記第１移動機構は、
   第１駆動源と、前記第１駆動源により往復移動する第１移動部材とを要素として含み、
   前記第１駆動源は、
   前記前方支持部に支持され、
   前記第１移動部材は、
   前記中間支持部に、前後方向に推力が作用するように接続される、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の射出装置。
   
6. 前記第１駆動源は、前記前方支持部に支持される電動モータであり、
   前記第１移動部材は、前記電動モータで動作するボールねじである、
   請求項５に記載の射出装置。
   
7. 前記中間支持部と前記後方支持部の相対的な間隔の調整を担う第２移動機構を備え、
   前記第２移動機構は、
   第２駆動源と、前記第２駆動源により往復移動する第２移動部材とを要素として含み、
   前記第２駆動源は、
   前記中間支持部および前記後方支持部の一方に支持され、
   前記第２移動部材は、
   前記中間支持部および前記後方支持部の他方に、前後方向に推力が作用するように接続される、
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の射出装置。
   
8. 前記第２駆動源は油圧シリンダからなり、
   前記第２移動部材はピストンロッドからなる、
   請求項７に記載の射出装置。

Images